#ifndef BLOCKCHAIN_GOVERNANCE_CONTRACT_H
#define BLOCKCHAIN_GOVERNANCE_CONTRACT_H

#include <vector>
#include <map>
#include <string>
#include <memory>
#include <chrono>
#include <functional>
#include <queue>

#include "json.hpp"

using json = nlohmann::json;

/**
 * @brief 区块链治理智能合约模拟器
 * 
 * 模拟区块链上的智能合约功能，实现：
 * - 链上投票记录
 * - 共识验证
 * - 自动执行
 * - 状态同步
 * - 激励机制
 */
class BlockchainGovernanceContract {
public:
    // 区块结构
    struct Block {
        int height;                                    // 区块高度
        std::string hash;                              // 区块哈希
        std::string previous_hash;                     // 前一个区块哈希
        std::chrono::system_clock::time_point timestamp; // 时间戳
        std::vector<std::string> transactions;         // 交易列表
        json governance_data;                          // 治理数据
        std::string merkle_root;                       // 默克尔根
        int nonce;                                     // 随机数
    };
    
    // 交易类型枚举
    enum class TransactionType {
        PROPOSAL_CREATION,     // 提案创建
        VOTE_CAST,            // 投票
        PROPOSAL_EXECUTION,   // 提案执行
        STAKE_DEPOSIT,        // 质押存款
        STAKE_WITHDRAWAL,     // 质押提取
        REPUTATION_UPDATE,    // 信誉更新
        REWARD_DISTRIBUTION   // 奖励分发
    };
    
    // 交易结构
    struct Transaction {
        std::string tx_id;                             // 交易ID
        TransactionType type;                          // 交易类型
        std::string from_address;                      // 发送方地址
        std::string to_address;                        // 接收方地址
        json data;                                     // 交易数据
        double gas_fee;                                // Gas费用
        std::chrono::system_clock::time_point timestamp; // 时间戳
        std::string signature;                         // 数字签名
        bool is_confirmed;                             // 是否已确认
    };
    
    // 账户状态
    struct AccountState {
        std::string address;                           // 账户地址
        double balance;                                // 余额
        double staked_amount;                          // 质押金额
        double reputation_score;                       // 信誉分数
        int nonce;                                     // 账户nonce
        std::vector<std::string> active_proposals;     // 活跃提案
        std::map<std::string, json> metadata;         // 元数据
    };
    
    // 智能合约事件
    struct ContractEvent {
        std::string event_name;                        // 事件名称
        std::string contract_address;                  // 合约地址
        json event_data;                               // 事件数据
        std::chrono::system_clock::time_point timestamp; // 时间戳
        int block_height;                              // 区块高度
    };
    
    // 共识参数
    struct ConsensusParameters {
        int block_time_seconds;                        // 出块时间（秒）
        int confirmation_blocks;                       // 确认区块数
        double min_stake_amount;                       // 最小质押金额
        double validator_reward;                       // 验证者奖励
        double governance_fee_rate;                    // 治理费率
        int max_transactions_per_block;               // 每个区块最大交易数
        double slashing_penalty_rate;                 // 惩罚率
    };
    
    // 治理状态
    struct GovernanceState {
        std::map<std::string, json> active_proposals;  // 活跃提案
        std::map<std::string, json> executed_proposals; // 已执行提案
        std::vector<double> rule_weights;              // 规则权重
        json system_parameters;                       // 系统参数
        double total_staked;                           // 总质押量
        int total_validators;                          // 验证者总数
        std::chrono::system_clock::time_point last_update; // 最后更新时间
    };

public:
    BlockchainGovernanceContract();
    explicit BlockchainGovernanceContract(const json& config);
    ~BlockchainGovernanceContract() = default;
    
    // 初始化和配置
    void initialize(const json& genesis_config);
    void loadConfig(const json& config);
    json getConfig() const;
    
    // 区块链操作
    bool createGenesisBlock();
    std::string mineBlock(const std::vector<Transaction>& transactions);
    bool addBlock(const Block& block);
    Block getBlock(int height) const;
    Block getLatestBlock() const;
    std::vector<Block> getBlockRange(int start_height, int end_height) const;
    
    // 交易处理
    std::string submitTransaction(const Transaction& tx);
    bool validateTransaction(const Transaction& tx) const;
    std::vector<Transaction> getPendingTransactions() const;
    Transaction getTransaction(const std::string& tx_id) const;
    bool confirmTransaction(const std::string& tx_id);
    
    // 账户管理
    bool createAccount(const std::string& address, double initial_balance = 0.0);
    AccountState getAccountState(const std::string& address) const;
    bool updateAccountBalance(const std::string& address, double amount);
    bool stakeTokens(const std::string& address, double amount);
    bool unstakeTokens(const std::string& address, double amount);
    bool updateReputation(const std::string& address, double new_reputation);
    
    // 治理合约功能
    std::string createProposalOnChain(const json& proposal_data, const std::string& proposer);
    bool castVoteOnChain(const std::string& proposal_id, const std::string& voter, 
                        int vote_option, double voting_power);
    bool executeProposalOnChain(const std::string& proposal_id);
    json getProposalState(const std::string& proposal_id) const;
    std::vector<json> getActiveProposalsOnChain() const;
    
    // 共识机制
    bool validateBlock(const Block& block) const;
    bool reachConsensus(const std::string& proposal_id) const;
    double calculateVotingPower(const std::string& address) const;
    bool isValidValidator(const std::string& address) const;
    std::vector<std::string> selectValidators() const;
    
    // 激励和惩罚
    void distributeRewards(int block_height);
    void applySlashing(const std::string& address, const std::string& reason);
    double calculateReward(const std::string& address, int block_height) const;
    void updateValidatorSet();
    
    // 状态查询
    GovernanceState getGovernanceState() const;
    json getSystemMetrics() const;
    std::vector<ContractEvent> getEvents(int from_block, int to_block) const;
    json getValidatorInfo(const std::string& address) const;
    
    // 同步和网络
    void syncWithPeers();
    bool broadcastTransaction(const Transaction& tx);
    bool broadcastBlock(const Block& block);
    void handlePeerMessage(const json& message);
    
    // 事件系统
    void emitEvent(const std::string& event_name, const json& event_data);
    void subscribeToEvent(const std::string& event_name, 
                         std::function<void(const ContractEvent&)> callback);
    
    // 升级和维护
    bool upgradeContract(const json& upgrade_data);
    void performMaintenance();
    json exportState() const;
    bool importState(const json& state_data);
    
    // 安全和验证
    bool verifySignature(const std::string& message, const std::string& signature, 
                        const std::string& public_key) const;
    std::string calculateMerkleRoot(const std::vector<std::string>& transactions) const;
    std::string calculateBlockHash(const Block& block) const;
    bool validateChainIntegrity() const;
    
private:
    // 内部辅助方法
    std::string generateTransactionId() const;
    std::string generateBlockHash(const Block& block) const;
    bool isTransactionValid(const Transaction& tx) const;
    void processGovernanceTransaction(const Transaction& tx);
    void updateGovernanceState(const json& update_data);
    
    // 共识算法实现
    bool validateProofOfStake(const Block& block) const;
    std::string selectBlockProducer() const;
    double calculateStakeWeight(const std::string& address) const;
    
    // 数据持久化
    void saveBlockchain() const;
    void loadBlockchain();
    void saveGovernanceState() const;
    void loadGovernanceState();
    
    // 网络通信
    void sendMessageToPeer(const std::string& peer_id, const json& message);
    void handleIncomingMessage(const json& message);
    
    // 安全检查
    bool checkDoubleSpending(const Transaction& tx) const;
    bool checkReplayAttack(const Transaction& tx) const;
    void detectMaliciousBehavior();
    
private:
    // 区块链数据
    std::vector<Block> blockchain_;                    // 区块链
    std::map<std::string, Transaction> transaction_pool_; // 交易池
    std::map<std::string, AccountState> accounts_;     // 账户状态
    std::queue<Transaction> pending_transactions_;     // 待处理交易
    
    // 治理状态
    GovernanceState governance_state_;                 // 治理状态
    ConsensusParameters consensus_params_;             // 共识参数
    
    // 验证者和质押
    std::map<std::string, double> validator_stakes_;   // 验证者质押
    std::vector<std::string> active_validators_;       // 活跃验证者
    std::map<std::string, double> pending_rewards_;    // 待分发奖励
    
    // 事件系统
    std::vector<ContractEvent> event_log_;             // 事件日志
    std::map<std::string, std::vector<std::function<void(const ContractEvent&)>>> event_subscribers_;
    
    // 网络和同步
    std::vector<std::string> peer_nodes_;              // 对等节点
    std::map<std::string, json> peer_states_;          // 对等节点状态
    
    // 配置和状态
    json config_;                                      // 配置
    bool is_initialized_;                              // 是否已初始化
    std::string contract_address_;                     // 合约地址
    
    // 性能统计
    mutable std::map<std::string, int> transaction_counts_; // 交易计数
    mutable std::map<std::string, double> gas_usage_;  // Gas使用统计
    
    // 安全状态
    std::map<std::string, int> malicious_behavior_count_; // 恶意行为计数
    std::vector<std::string> blacklisted_addresses_;   // 黑名单地址
};

#endif // BLOCKCHAIN_GOVERNANCE_CONTRACT_H